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澳门六合彩 多材料低温打印3D软凝胶机: 3大上风助力打造2类立异软机器
大家好！今天一皆来了解多材料低温打印（MCP）技巧——《Multimaterial cryogenic printing of three-dimensional soft hydrogel machines》发表于《nature communications》。以往，水凝胶材料的特质使其在构建三维架构时贫寒重重，但这项新技巧的出现更正了这一方位。它通过专有的低温溶剂相更动计谋，见效制造出复杂且高性能的水凝胶结构与软机器，为生物医学电子和软机器东说念主等鸿沟带来了全新的但愿与无穷可能。
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一、询查配景
在微不雅制造的天下里，水凝胶基软机器一直是引人注目标“后劲股”，在生物医学电子和软机器东说念主等鸿沟都有着让东说念主期待的诈欺出息。但是呢，现存的制造技巧就像遭遇了瓶颈，很难构建出多材料三维水凝胶架构，这主若是因为水凝胶材料本人的低密度团员物收集性质，导致其力学性能弱且不一致。打个比喻，就约略用松散的积木搭高楼，很容易倒塌，难以成型。不外呢，科学家们一直在寻找冲破的步履，而MCP技巧的出现，就像是昏黑中的一说念朝阳！
二、多材料低温打印技巧（MCP）旨趣
MCP技巧的旨趣就像是一场神奇的“冰与水的魔法秀”！它选择全低温溶剂相更动计谋。最初，水一刹变成冰，快速把水凝胶前体的分子构型给锁定住，就像给它们定了型。通过在直写式（DIW）3D打印系统里加入低温平台，在-30至-10°C的低温下，多样水凝胶墨水能飞速固化成冷冻的3D结构。给大家望望这张，是不是很神奇！
然后呢，冰又变回水，在这个历程中，在融解的冰-水界面激发化学交联反应。科学家们瞎想了含有交联剂的低冰点浴，构建了低温冰-水混杂系统，一般在-5°C进行交联。这就好比给冻住的结构再行注入活力，让它们变得愈加稳重。
三、能源学考据与建模
科学家们为了搞清爽MCP技巧的能源学历程，用了原位显微镜成像来不雅察低温打印历程。他们发现，墨水刚挤出来，水一凝固，随即就酿成了硬冰壳，这个结晶前沿就像一个小卫士，快速保护着结构。这名义冰结晶四肢在0.5秒内就能杀青即时固化，对构建无缝接口起到了关键作用。
况且哦，科学家们还征战了一个表面模子，这个模子就像一个贤慧小助手，能准确展望打印线宽和层厚等参数。
它的展望和履行测量成果很吻合，平均缺陷小于1.67%呢！在交联历程中，通过拉曼光谱对戊二醛交联聚乙烯醇的反应进行监测，就像给交联历程拍了个“小视频”，清爽地看到了反应的历程。
四、打印性能展示
MCP技巧在打印性能上那然而异常出色！它能杀青高分离率和高纵横比的3D水凝胶结构。通过即时固化，放手了毛细管开动的不稳重性，最小线宽能达到约42μm，就像用一根超等缜密的画笔在微不雅天下里作画。它可打印的粘度范围很广，从1.09到2332.69 Pa・s，大无数惯例DIW技巧的墨水都能适用。
不外呢，受低温平台和打印机机械截止，当今最大打印尺寸约莫是40mm×40mm×20mm，但这也不影响它的强横之处！
在多材料打印性能方面，对不同酿成机制的水凝胶材料进行打印，就像把不同秉性的小伙伴组合在一皆。
通过拉伸测试发现，异质水凝胶在同质水凝胶处断裂，而不是在麇集处脱粘，这阐述它们的麇集很巩固。
疲困和永恒轮回测试也说明了打印结构内的界面很肃肃，况且还能通过疏导打印参数和交联能源学来微调机械性能哦！
五、多材料3D水凝胶结构
科学家们用MCP技巧瞎想了一系列超酷的结构！有悬垂的谢尔宾斯基金字塔、薄壁Y形管、空腹立方体等典型的零丁3D结构元素，还有体素化数字立方体、管内支架、晶格超材料等多功能异质结构。这些结构就像微不雅天下里的艺术品，不仅外不雅遍及，况且机械性能很浩大，能相悖拉伸、挤压和扭转等变形。通过X射线贪图机断层扫描（XCT）对打印的原始晶格结构进行评估，闪现出它的高保真空腹异质结构，与瞎想模子高度吻合，就像克隆出来的雷同！
六、全打印全水凝胶软机器
6.1 仿生腹黑瓣膜
他们制造出了具有瓣叶景况感知的全水凝胶仿生主动脉腹黑瓣膜。这个瓣膜的尺寸和青少年自然腹黑瓣膜差未几，名义详尽缺陷小于6%，最大名义歪斜度为43.7°。在模拟心动周期中，瓣叶能很好地反应跨瓣血流，引起腔室压力变化，就像腹黑瓣膜在形体里平常责任雷同。电阻反应与瓣叶位移呈考究线性关连，在宽范围的进口流体能源压力下（-11.7至12.8kPa），滞后风物很低（约8.3%），还能承受跳动140mmHg的流体压力，确切是太强横了！
6.2无缆多面容磁性涡轮机器东说念主
还有这个无缆多面容磁性涡轮机器东说念主，它由磁性平台和二十个软硬复合叶片构成。当施加磁场时，磁性平台会产生扭矩，带动叶片旋转。它有旋转清扫和产生拿获涡旋拖动两种指引面容。在水下管说念中，它就像一个戮力的小卫士，能取销堵塞物和运载货品。从模拟分析不错看到它周围的典型流场，展示了它在不同场景下的出色领会。
七、一皆来作念作念题吧
1、现存制造技巧难以构建多材料三维水凝胶架构用于软机器和机器东说念主的主要原因是什么？
A. 水凝胶材料本钱过高
B. 水凝胶的低密度团员物收集性质及弱且不一致的力学性能
C. 败落妥贴的打印竖立
D. 交联历程过于复杂
2、MCP 技巧的全低温溶剂相更动计谋第一步是？
A. 冰到水的熔化交联
B. 水到冰的一刹固化
C. 交联剂的扩散
D. 构建低温冰 - 水混杂系统
3、通过原位显微镜成像不雅察 MCP 技巧能源学，墨水挤出后酿成硬冰壳的时候是多久？
A. 0.1s
B. 0.3s
C. 0.5s
D. 1s
4、MCP 技巧可杀青的最小线宽约为若干？
A. 20μm
B. 42μm
C. 60μm
D. 80μm
5、下列哪种结构不是文中提到的用 MCP 技巧瞎想的典型零丁 3D 结构元素？
A. 悬垂的谢尔宾斯基金字塔
B. 薄壁 Y 形管
C. 空腹立方体
D. 体素化数字立方体
6、全水凝胶仿生主动脉腹黑瓣膜的名义详尽缺陷小于若干？
A. 4%
B. 6%
C. 8%
D. 10%
7、无缆多面容磁性涡轮机器东说念主由什么构成？
A. 磁性平台和十个软硬复合叶片
B. 磁性平台和二十个软硬复合叶片
C. 磁性平台和三十个软硬复合叶片
D. 仅磁性平台
参考文件：
Li, J., et al. Multimaterial cryogenic printing of three-dimensional soft hydrogel machines. Nat Commun 16澳门六合彩, 185 (2025).